Steigende Rechenleistung und die zunehmende Anzahl virtueller Maschinen machen den I/O-Kanal zum Schleichweg

Mit dem Hybrid-Silicon-Laser könnte der PC zum Supercomputer werden

12.08.2010 | Redakteur: Rainer Graefen

Ein schlankes Lichtkabel mit vier Lichtkanälen übertragt 50 GBit/s.
Ein schlankes Lichtkabel mit vier Lichtkanälen übertragt 50 GBit/s.

PCs können sich Galliumarsenid nicht leisten

Justin Rattner, Intel Chief Technology Officer und Director der Intel Labs, zeigte die Silizium-Photonik-Verbindung auf der Integrated Photonics Research Konferenz in Monterey, Kalifornien.

Der 50 GBit/s-Chip ähnelt einem „Konzept-Fahrzeug“, mit dem die Intel Forscher neue Ideen testen und damit Technologien entwickeln können, die den Transfer von Daten über Lichtstrahlen und Silizium zu niedrigen Kosten – anstelle teurer, schwerer herstellbarer Bauelemente, die aus exotischen Materialien wie Galliumarsenid bestehen – ermöglichen.

Obwohl einige Anwendungen wie etwa im Bereich Telekommunikation bereits Laser verwenden, um Informationen zu übertragen sind diese aktuellen Technologien zu teuer und zu unhandlich für die Nutzung in PCs.

Prototyp ist Ergebnis langjähriger Forschung

„Die weltweit erste Verbindung mit 50 Gigabit pro Sekunde über Silizium-Photonik mit integriertem hybriden Silizium-Laser markiert einen wichtigen Meilenstein auf dem Weg zu unserem langfristigen Ziel, Photonik mit Silizium zu kombinieren und hohe Bandbreite als auch niedrige Kosten für die optische Kommunikation in und um künftige PCs, Server und Geräte für Verbraucher zu ermöglichen“, sagte Justin Rattner.

Der 50 GBit/s-Prototyp ist das Ergebnis eines mehrjährigen Forschungsvorhabens zum Thema Silizium-Photonik, das zahlreiche „Weltneuheiten“ hervorbrachte. Er besteht aus einem Silizium-Sender und einem Empfänger-Chip, die beide alle notwendigen Bausteine aus früheren Errungenschaften der Intel Forschung integrieren.

Dazu gehören der erste hybride Silizium-Laser, den Intel 2006 in Zusammenarbeit mit der University of California in Santa Barbara entwickelt hat, sowie die im Jahr 2007 vorgestellten Hochgeschwindigkeits-Photodetektoren und optischen Modulatoren.

Bündelung von vier Lichtstrahlen

Der Sender-Chip besteht aus vier solchen Lasern, deren Lichtstrahlen in einen optischen Modulator gelangen, der die Daten dort mit 12,5 GBit/s kodiert. Die vier Lichtstrahlen werden dann gebündelt und auf einem einzigen Lichtwellenleiter mit einer Datenrate von 50 GBit/s ausgesandt.

Am anderen Ende der Verbindung trennt der Empfänger-Chip die vier optischen Strahlen und leitet sie in Photodetektoren, welche die Daten wieder in elektrische Signale umwandeln. Beide Chips sind mit kostengünstigen Verfahren hergestellt, die aus der Halbleiter-Industrie bekannt sind.

Intel Forscher arbeiten bereits daran, die Datenrate durch Skalieren der Modulator-Geschwindigkeit und eine Erhöhung der Anzahl von Lasern pro Chip zu steigern. Dies bereitet den Weg für künftige optische Verbindungen im Terabit/s-Bereich.

Solche Datenraten wären schnell genug, um die gesamten Daten eines typischen Notebooks in einer Sekunde zu übermitteln.

 

Meilenstein für das Computerdesign der Zukunft:

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